北京地铁6号线列车视频监视系统

北京地铁6号线列车视频监视系统系统概述北京6号线CCTV系统应用于北京地铁6号线，由CCTV主机、司机室12.1＂LCD触摸屏、CCTV客室分机、司机室摄像机、客室摄像机组成。主要记录车辆在运行过程中的司机室视频、客室视频以及视频的存储、查询和回放。系统功能列车视频监视系统具有以下功能：司机室、客室监控功能；单画面四画面切换；图像字符叠加功能；监控画面选择功能；报警画面切换功能；具备图像上传功能；具备监控图像下载功能。1）系统采用PAL制2）视频监视及上传功能（1）司机可通过司机室触摸屏查看列车客室和另一端司机室实时视频，并可根据触摸屏上的选择按钮进行视频选择。（2）列车视频监视系统分辨率为D1（720X576），通过H.264压缩格式进行存储，每路传输码率在0.5Mpbs-4Mpbs间可调。每列运营列车通常情况下上传（OCC）两路视频，紧急情况下系统自动切断视频直播流下载上传10路视频至OCC。控制中心可通过车地无线网络实时调看列车上的监视图像，实现对全线运行列车各区域的监视。并可根据需要调用车载视频监控硬盘上存储的视频资料。支持快放、慢放、暂停、单帧放等，可对需要的画面进行抓拍保存。车载视频录像模块具有监控信息上传功能，利用WLAN，地面视频监控系统以客户端的形式访问车载视频录像模块上的实时视频，该模块上提供一个服务端口，可以代理转发车载视频监控系统子网上的网络节点设备（监控视频编码模块）的实时监控数据。实时监控数据采用H.264编码。上图中转发视频数据包通过车载视频录像模块中的代理软件来实现。因为网络拓扑结构设计可知，车载视频录像模块采用互相隔离的2个网络接口，使地面设备无法直接访问车载视频监控系统网络上的节点。因此当地面设备需要接收监控视频数据的时候，需要先访问车载视频录像模块的服务端口，完成登录和请求后，车载视频录像模块中的代理软件会根据双方约定的通信协议中目标摄像头编号字段将正确的视频数据转发给对方。建立连接发送视频请求接收请求允许数据包转发视频数据包发送退出请求用户登录在地面控制中心车载视频监视系统网管工作站负责接收来自全线所有列车通过车地无线网络上传的9路视频监控信息。网管工作站以最多9画面同时显示9路视频，用户也可设置为单画面，1、4、9画面显示视频。（3）TCC可接收1路模拟列车视频流，并可以通过网络控制视频的来源，例如：第203车第4节第1个视频图像，列车视频监视系统在收到TCC控制信号后，会将此路视频传输到TCC的硬件解码器，解码器解码后将模拟信号输送给TCC。3）数字监视录像存储功能（1）列车视频监视系统采用本地集中式存储（列车两端司机室同步存储），存储格式采用H.264压缩，码流可在0.5Mpbs-4Mpbs间进行调节设定，帧率在8-30帧/秒可调。在默认情况下系统值为25帧/秒，2Mpbs。系统采用录像自动覆盖功能，无需人工干预（可设置）。时间覆盖：超出设置时间范围的图像系统自动覆盖；容量覆盖：超出设置容量范围的图像系统自动覆盖。系统可根据以上原则选用适当的硬盘进行视频存储。15天的存储容量为4.32TB。硬盘存储空间对照表：公式：码流（2Mbps）*3600秒*24小时/8*15=MB=MB/1024GB=GB/1024TB24小时*15天*18台摄像机码流MBGBTB1T2T3T4Mpbs90720008859.3758.6517333989533Mpbs68040006644.531256.4888000497432Mpbs45360004429.68754.3258666995321Mpbs22680002214.843752.162933353210.5Mpbs11340001107.4218751.081466675211根据需求，系统应采用2个3TB的硬盘。（2）系统支持网络转存，并可以根据事件进行码流自动调节，以便节约硬盘存储空间。帧数和码流以及报警事件码流对照表如下(清晰度和分辨率保持不变)：帧数紧急报警帧数30帧25帧20帧18帧8帧30帧码流4Mpbs3Mpbs1.5Mpbs1.2Mpbs0.5Mpbs4Mpbs（3）视频存储参数设置：视频存储可根据不同的需求进行配置，每台摄像机可配置参数包括编码技术、清晰度、码流大小、帧率等。（4）列车存储图像可在控制中心/TCC进行网络回放、刻录，能按录像的时间、日期范围、车体号和摄像机位置进行分类图像检索，可逐帧定位，回放速度可调（以一帧/秒～二十五帧/秒可调速度回放，清楚地监视图像变化的每一个细节），视频数据可通过USB接口读出。（5）系统具有时间校准功能，可保障全系统时间统一。当系统启动后，CCTV主机将定时与时间服务器或中心服务器进行校时，确保每辆车的系统时间与时钟服务器时间一致，保障系统查询时时间的准确性。4）录像回放功能（1）车辆段和控制中心可通过网络调取任意在线车辆的车载视频和视频录像，并可对视频进行下载、回放和刻录成光盘。（2）司机可通过司机室触摸屏调取本车任意视频资料。车载硬盘录像机可提供录像信息查询及回放功能。录像查询界面如下图所示：如上图所示，管理员或司机可以根据车厢以及时间查询保存的图像数据。用户点击“搜索录像”按键之后系统通过查询嵌入式数据库可列出相应的录像信息，用户再次点击录像文件即可在顶部的图像窗口中察看录像信息。管理员或司机亦可根据车内报警等事件进行查询。查询到的结果可以直接在PTU上播放，软件支持播放、暂停、快进、快退等功能，亦可以选择通过WLAN下载到车库或者地面控制中心的计算机上，使用视频播放软件可完成对下载视频文件的回放功能，便于用户对存储视频数据进行详细分析处理。（3）系统支持多线程工作，操作人员对系统的查询、回放等操作不会影响视频的录像。5）文字叠加功能每台摄像机都可以进行视频叠加设置，操作人员可根据需求，在视频上叠加日期、时间、车辆编号、车厢标号、摄像机编号等信息。并可对叠加文字进行颜色、字体、大小等参数设置。左上角：日期中间：时间右上角：204----------车体编号5----------车厢编号A----------摄像机编号6）乘客紧急对讲联动乘客紧急对讲与客室摄像机联动，当有乘客按动紧急对讲按钮时，列车通过TCMS告知监控系统报警位置，监控系统在接收到报警信息后，会在触摸屏上全屏显示报警位置的视频图像。当同时有多处报警时，系统将会在摄像机选择区域将报警位置显示出来，司机可通过触摸屏选择需要调取的画面。7）列车视频监视网络车载视频监控系统的每个车厢的以太网交换机采用以太网交换机，列车局域网络列车线拓扑结构采用环状冗余连接。如下图：以太网交换机以太网交换机以太网交换机以太网交换机以太网交换机以太网交换机当某路网络线断开或故障，不会影响整个网络的正常工作。当某车厢交换机故障，只影响该节车厢的通讯。其它车厢仍然可正常工作。使单点故障不扩散。8）网络分析车内网络：列车视频监视系统，每列车有18台摄像机（客室2台/节、司机室各1台），每台摄像机的码流为2Mpbs，因此整列车监控视频的码流为2*18=36Mpbs。整列车全长接近180米，网络衰减在5%左右，过桥衰减在5%左右，动态情况下衰减在5%左右。因此整个网络在动态情况下总衰减为15%，对于百兆网来说实际有效带宽为85Mb,考虑到网络不能满负荷使用，需要保证20%的容量，因此车载网络的总流量不应超过68Mb。因此本案的列车网络能满足列车视频监视系统的需求。无线网络：列车上传视频，正常情况下每列车上传2路视频，紧急情况下上传10路视频。因此，正常情况下上传视频占用带宽为2*1.5=3Mb，符合车地无线的要求。紧急情况下上传10路视频所占带宽为15Mb，车地网络有效带宽为13Mb，因此即使停止视频下传，网络带宽也无法满足10路视频上传。所以需要在紧急情况下改变码流大小，考虑到一些特殊的需求建议每路码流为1Mb，这样就可以满足无线网络的带宽要求。9）系统电磁兼容性、抗干扰性设计(1)电源电路的电磁兼容提高电源电路的抗干扰能力是关系到设备能否正常工作的问题。为此，所有供电电源采用隔离式DC/DC电源模块，电源接入都采用EMC高频滤波处理，20kHz—100MHz频率范围中有足够的衰减。电源EMC原理示意图如下：这种电源滤波器具有良好抑制共模噪声和串模噪声的能力，来隔离外部和内部脉冲噪声的干扰。(2)系统严格接地所有装置和部件的箱体都具有低电感和低欧姆的专有屏蔽接地点，采用星型连接，该接地点与车辆外壳连接。系统中各模块均设有接地端子，与机柜的接地端子点到点连接，再经专用的地线连接到综合接地端子，保证系统的整个外壳可靠接地，有效的减小电磁干扰。(3)机柜内设备布局及布线本系统较完善地考虑了设备的位置和布线，以尽可能地降低线缆之间的干扰耦合。信号流程按照从上至下的顺序，小信号敏感设备设置在机柜的上部，尽量远离可能成为干扰源的设备。电源引线、控制线路以及连接敏感设备的其它电缆，都不接近任何干扰源或可能因导线间的电感耦合而产生干扰的引线。在信号引线必须通过载有干扰的引线附近的情况下，两线的走向已尽可能的互相垂直，以降低干扰耦合效应。A:严格的滤波措施各设备及模块中，采用多项措施降低/减小电磁的干扰：线路板的走线尽可能短；成对的控制信号线走线长度尽量一致；杜绝线路板的走线出现锐角及直角；线路板大面积铺地；每个IC均设置滤波电容。B:严格的屏蔽措施所有的机箱采用具有电磁屏蔽措施的机箱，下面为有屏蔽措施和无屏蔽措施机箱的电磁泄露曲线图：110VDC输入设备系统各电子装置之间接口和通信都采用了光电耦合隔离措施，传输线采用屏蔽电缆，以满足电磁兼容性要求，提高系统抗干扰能力。(4)电磁兼容性测试我方所提供的设备的电磁兼容性（EMC）完全符合标准，因为我们会进行电磁兼容性测试。干扰测试（A）辐射频率发射对于辐射频率发射，本系统的设备都符合EN50121-3-2标准。（B）传导式发射对于传导式发射，本系统的设备应按EN50121-3-2标准。抗干扰测试（C）抗放静电本系统的设备都按EN50121-3-2标准三级抗干扰级设计和测试抗放静电能力，并达到B级性能标准。（D）抗辐射干扰本系统的设备都符合EN50121-3-2标准三级抗干扰级设计和测试抵抗辐射频率，并达到A级性能标准。（E）抗快速电气瞬间值本系统的设备都按EN50121-3-2标准三级抗干扰级对抗快速电气瞬间值加以设计和测试，并达到A级性能标准。（F）抗浪涌式干扰本系统的设备都按EN50121-3-2标准的波形三级抗干扰级对抗冲击加以设计和测试，并达到B级性能标准。（G）抗传导式干扰本系统的设备都按EN50121-3-2标准二级抗干扰级对抗传导式干扰加以设计和测试，并达到A级性能标准。（H）抗电力频率磁场本系统的设备按EN50121-3-2标准对抗电力频率磁场加以设计和测试，并达到A级性能标准。（I）本系统中抗电源电压变化及短路中断按EN50121-3-2标准，并达到B级性能标准，以上这些测试并不能完全证明EMC相符性。系统设备1）车载CCTV主机（1）嵌入式、低功耗工业级别的计算机；（2）处理器：Core2Duo主频：2.0GHz；（3）内存：2GDDR2；（4）工业级固态硬盘：100GB（安装操作系统及控制软件）；（5）工业级硬盘：3T/SATA硬盘（录像存储）；（6）网卡：10/100自适应，支持远程唤醒，支持SNMP；（7）USB2.0接口：4个；RS232/RS485/RS422串口：4个；M12：2个；（8）支持SNMP协议管理；2）驾驶室触摸显示屏（1）显示方式：TFT；（2）最多显示色彩：262K；（3）对角尺寸：12.1英寸；（4）最佳分辨率：800×600，并支持1024×768；（5）对比度：500:1；（6）亮度：400cd/㎡；（7）透光率：80%；（8）可视角度：≥140（水平）/120（垂直）；（9）响应时间：16ms；（10）触摸力：触摸激活了可感知100g的触摸力（可调节）；（11）单点触摸：承受超过5千万次以上的单点触摸；（12）触摸屏通讯接口：